6.1學習提要
一、目標要求
1.掌握理想氣體物態方程，理解平衡態、狀態參量等概念。
2.掌握氣體動理論的基本觀點，理解理想氣體壓力公式和溫度公式的物理意義，了解從提出模型、進行統計平均、建立宏觀量與微觀量的聯係到闡明宏觀量的微觀本質的思想方法。
3.理解能量按自由度均分定理，掌握理想氣體內能的計算。
4.理解麥克斯韋速率分布律，了解玻耳茲曼能量分布律。
5.理解氣體分子平均碰撞頻率和平均自由程的概念。
二、重點和難點
1.重點內容
理想氣體在平衡態下的性質；壓強公式的推導；溫度的統計-解釋；能量均分定理；麥克斯韋速率分布律>碰撞頻率和平均自由程。
2.難點內容
氣體動理論的研究方法；分子熱運動的基本圖像；各個統計規律的正確理解和有關計算；宏觀概念的微觀解釋。
三、學習提示
氣體動理論的研究方法與力學研究方法不同，因為它的研究.對象是比機械運動更複雜的運動形式——分子熱運動。這種運動規律與力學規律既有聯係又有區別，對於單個分子來說，它遵循力學規律，但是由於每個分子受到大量其它分子的作用，它的運動是無規律的，因此個別分子的行為不能代表氣體的宏觀性質。對於氣體的宏觀表現，究其本質是大量氣體分子集體表現出來的規律，我們稱之為熱運動的統計規律。研究統計規律要用統計平均的方法。本章中壓強公式的推導，很好地體現了這種方法。
我們所討論的內容基本上是理想氣體在平衡態下的性質和規律。對實際氣體及非平衡態下的現象本書不作要求。
這一章內容較多，概念和公形顯得複雜，因此學完全章內容後，應注意總結和概括，理出線索，本章重點掌握的內容可分為三部分：一、一個理論氣體動理論；二、兩個統計概念壓強和溫度；三、四個統計規律——速率分布規律、能量均分定-理、玻耳茲曼分布律、分子碰撞規律。
6.2概念釋疑
【理想氣體】是對實際氣體行為加以簡化p理想模型。我:們可以從不同的角度來對理想氣體模型作出定義：
1.宏觀角度：嚴格遵守氣體三定律一馬略特定律、蓋·呂薩克定律和查理定律的氣體，稱為理想氣體。因為理想氣體物態方程是從氣體三定律推導而來，所以理想氣體也可定義成：嚴格遵守理想氣體物態方程的氣體。
實際氣體在溫度不太低和壓強不太高的條件下，與上述定律所反映的規律沒有顯著差別，而且溫度越高、壓強越低時差別越小。因此常溫常壓下的各種實際氣體可以看作是理想氣體。
2.微觀角度：若氣體分子的體積和分子間相互作用的分子力可以忽略，這種氣體稱為理想氣體。
實際氣體的分子都具有一定的體積，分子間都存在著相互作用的分子力，隻有在溫度不太低、壓強不太高的情況下，氣體分子的數密度比較小，這時分子間距比分子自身線度大得多，分子力可以忽略，且氣體係統占據的體積比所有分子體積的總和大得多，分子自身體積才可以忽略，這種稀疏氣體可作為理想氣體。
【平衡態】熱力學係統在不受外界影響的條件下其宏觀性質不隨時間變化，這種狀態稱為平衡態。
1.什麼叫係統不受外界影響？這裏指的是外界對係統既不作功，也不傳熱。總之係統與外界無能量交換的情況，就叫係統不受外界影響。當然，實際的氣體係統不可能完全不受外界影響，隻是在某些問題中，可以忽略外界的影響。
2.在微觀上，分子總在不停地熱運動，因此所謂宏觀性質不隨時間變化，是指組成係統的大量分子的微觀運動的總平均效果不隨時間變化，所以平衡態是一種動態平衡，宏觀上的“靜”是通過微觀上的“動”（分子熱運動和分子間碰撞）來維持的，因.此又叫熱動平衡態。
【理想氣體物態方程】理想氣體處於平衡態下，各狀態參量之間的關係稱為理想氣體物態方程。分別為氣體狀態參量壓強、體積和熱力學溫度。
1.方程的適用條件：理想氣體的平衡態。
2.方程中各量的單位：國際單位製（SI）
3.當氣體種類一定（H不變）和質量不變（M—定）時，方程又可寫成另一種形式C（恒量）或上式說明某種理想氣體在任意兩個不同的平衡態下，各物態參量滿足上述比例關係。
4.理想氣體物態方程也常化成下麵的形式係統中單位體積內的分子數，玻耳茲曼常量。上式表明，當氣體的溫度和壓強都相同時，任何氣體（可視為理想氣體）單位體積內的分子數都相同。反之，在相同的溫度和壓強下，相同數目的任何氣體分子必定占據相等的體積，這就是阿佛伽德羅定律。1mol任何氣體在標準狀態下其體積都是22.4xl0m3，這一體積叫摩爾體積。
5.理想氣體物態方程還可化成另一種形式：上式表明氣體的密度與壓強成正比、與摩爾質量成正比，與熱力學溫度成反比。
【壓強公式】有時叫壓力公式。揭示了氣體壓強的微觀本:質，是氣體動理論中重要的基本公式之一。數學形式為式中n是氣體分子數密度，是分子的平均平動動能，說明幾點：
1.從壓強公式的推導中，體現了氣體動理論的研究方法，統計平均值。在整個推導思路過程中，都考慮了大量分子碰撞的集體效果、都是統計平均值。
2.理想氣體的壓強是大量分子對器壁頻繁碰撞的結果。具體說，壓強是容器中大量氣體分子在單位時間內施於器壁單位麵積上的平均衝量。可見壓強是一個統計平均值，即對大量分子、對時間、對空間的統計平均隻具有統計意義。
3.壓強公式是表征：三個統計值之間關係的一個統計規律。統計規律與力學規律不同，統計規律對大量偶然事件的；總體起作用，因此必然伴有漲落現象（見參閱內容）。